我國爆破技術下石油勘探論文

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1.雙壁空氣反循環鉆井技術

雙壁空氣反循環鉆井技術在石油的勘探中應用最為廣泛，雙壁空氣反循環鉆井工藝的主要理論是通過采用雙壁鉆具，把壓縮的空氣經過鉆桿環隙使之到達孔底，由內管的通道可以把碎屑吹到地表，然后達到成孔。當鉆孔到達相應預設的深度后，同時經過鉆桿的內管將炸藥送到孔底，隨后取出鉆桿。空氣反循環鉆井技術的反循環特殊性，在鉆井的實施中，使鉆孔孔壁與鉆桿間沒有巖屑上返，因此在一些復雜的地層中，就沒有突發停鉆以及加接鉆桿造成相應埋鉆的事故。這些特性解決了由于地層坍塌無法施工深孔和放置炸藥的問題。這種新的技術工藝取得了很大的突破，空氣反循環鉆井技術的研究呈現為一種新的施工方法，對其研究研發提出相應的要求和目的：開發施工的效率要高，石油鉆井的成孔要快，并且還要能處理普通鉆井方法在復雜地層無法成深孔以及難放置炸藥的相應問題。當前，雙管空氣反循環鉆井成孔施工技術在沙漠，灘海地層中石油物探爆破孔有很高的鉆井效能，不僅可以鉆出更深的鉆孔，其深度可以達到40m。較之前正循環鉆井成孔的方法，可以更深層地處理沙漠地層和小口徑等復雜地層進行鉆井成孔的問題，在深度及鉆井效率上取得更大的進步。這種新的工藝技術不僅滿足了鉆井成孔的深度要求，也可以完成之前普通鉆井方法不能解決鉆井深孔和放置炸藥的難題，從而達到采集的數據更為精準，也能減少很多因鉆孔和炸藥問題產生的相應費用。當前我國西部大開發，諸如西氣東輸，國家石油戰略儲備的相應制度完善和相關大型油氣勘探工程的開展，石油物探爆破的技術要求更高，相關復雜地層和地址數據資料的準確性更高。雙管空氣反循環鉆井成孔技術可以相應的處理好這些問題，在發展戰略中具有更大的前景優勢，從而發揮出更大的作用。

2.不耦合裝藥爆破技術

國內外，勘探石油的方法主要應用爆破地震的相應手段，探勘主要地震效應在巖石介質中的應用問題。爆破地震其影響因素主要有：爆破方式、地質條件，采用炸藥等；耦合裝藥和不耦合裝藥是應用在炮孔裝藥中的主要兩種，一般來說，耦合裝藥是指藥包與炮眼孔壁接觸，不留間隙的裝藥方式。不耦合裝藥是指藥包表面與炮眼孔壁之間保留一定間隙的裝藥方式，間隙通常是空氣，當然也能采用沙土、石粉或水等。由于采用介質的不同，可以形成多種不耦合的形式，空氣不耦合裝藥和水不耦合裝藥較為常用。不耦合裝藥爆破過程中，爆轟波和產生的氣體產物經過藥卷和炮孔空隙中的介質作用于炮孔孔壁，由于不耦合介質的不同，其相應的性能也不同，傳遞的爆炸的能量和相應的方式就會不一樣，復雜程度也不一樣，造成穿透孔壁巖石壓力就大不相同了。

3.水不耦合裝藥與空氣不耦合裝藥對比

空氣不耦合裝藥指通過炸藥爆炸，形成爆轟后，產生的氣體在炮孔中膨脹，進而對徑向間隙里面的空氣壓縮，形成沖擊波，沖擊波撞擊孔壁。由于空氣的可壓縮性非常大，對爆生氣體膨脹的阻尼作用基本可以不用考慮。設想爆炸產生的氣體膨脹脹滿炮孔，在這個膨脹過程中，密度減小體積會加大，它的音速也相應降低，從而導致它的波阻抗產生變化。在進行水不耦合炸藥爆破時，由于受到爆轟波以及爆炸產生的氣體的沖擊影響，從而在水介質中形成沖擊波，形成的沖擊波傳播過程中，遇到孔壁會進行反射和投射，對孔壁有一定的壓力。較之空氣不耦合裝藥，由于水具有的不可壓縮性、較高密度和很大的流動粘度，會導致在水中爆轟的產物進行膨脹的速度慢，傳到巖石時，爆破具有更多的能量，能量分布的更加均勻，損失最小；在水中，爆轟波能夠有更高的作用強度和更長的作用時間；水不耦合裝藥不僅能較好的對空氣沖擊波、爆破飛石、震動，有毒氣體產生進行控制，也能對爆破的粉塵有一定的減少作用。其次，較之耦合炸藥，水不耦合裝藥可以更大程度減小對孔壁巖面的初始沖擊壓力。較之空氣重爆炸，有很大相似之處，在水中產生的面波徑向傳播，通過孔壁透射和反射的作用可以在水中形成一個向心沖擊波，這樣在炮孔內進行多次，可以使水中的壓力幅值到達一個平衡。當炮孔孔壁的初始沖擊壓力p一定時，水不耦合裝藥的耦合系數要大的多，又因炮孔直徑相同，到達的初始沖擊壓力時，水不耦合裝藥系數需要的直徑會小很多，因此更能體現水相對空氣能具備更好的傳能作用；當進行軸向裝藥，不耦合系數相同時，水不耦合系數和空氣不耦合系數進行比較，進行爆破時對孔壁產生的初始壓力要大，水不耦合產生孔壁壓力隨不耦合系數的變化的規律影響要小；故進行水壓炮孔爆破更有效的減少炸藥量，減少產生的噪聲、震動以及粉塵的危害，與此同時，在水介質中，爆炸能量會有更高的利用率，其應力強度會更高，作用更加均勻，時間更長。通過上面的研究分析表明：不管在水不耦合裝藥，還是在空氣不耦合裝藥中，都顯示伴隨裝藥不耦合系數的不斷增加，對孔壁產生的初始壓力會降低，并空氣不耦合裝藥時，對孔壁的產生的壓力速度降低的更加迅速，這同時也說明，水不耦合裝藥能更加有效的提升爆炸能量的利用，對巖石的破壞作用更顯著。

4.結論

通過對不耦合裝藥技術和雙壁空氣反循環鉆井工藝應用于石油勘探中，能夠得到以下結論。1）在進行鉆井時，雙壁空氣反循環鉆井技術具備更好的時間利用率，較之前的正循環和吹沙筒鉆井成孔工藝，能更好的處理沙漠地層以及小口徑復雜地層鉆井成孔的相關技術問題。2）依據以空氣和水2種不同的介質不耦合裝藥的特點，和它們在實際爆破過程中過的具體實施，較之空氣不耦合裝藥爆破，水不耦合裝藥能更加有效的提升爆炸能量的利用，對巖石的破壞作用更顯著。對炮孔的利用率更高，對炸藥的消耗更小，故采用水不耦合爆破能產生更好的理想爆破效果。具有一定的推廣價值。

作者：曾晶 卜杉杉 單位：中北大學化工與環境學院